Набор толстопленочных интегральных схем для бытовой радиоэлектронной аппаратуры - телевизоров, приемников и т.п.
На базе этих микросхем в лаборатории К.Н. Сухова под его руководством и непременном участии велись работы по созданию узлов и блоков цветных телеприёмников. Непосредственными участниками в ней были К.И. Самойликов, С.Д. Бать, Анатолий Филиппович Олдин, Виктор Михайлович Чистов. Работы велись в содружестве с телевизионными заводами "Рубин" в Москве и имени Козицкого в Ленинграде и закончились довольно успешно. На свет появились унифицированные блоки усилителей промежуточной частоты изображения и звука, которые нашли применение в телевизорах "Рубин-707" и "Радуга-703".
Исходный разработчик серии - НИИ точной технологии. В дальнейшем в разработке схемотехники серии принимали участие и специалисты Центрального бюро по применению интегральных микросхем (ныне ЦКБ "Дейтон"). А уже в 80-х годах её развитие было целиком перенесено в Калугу, в КБ завода "Восход".
Производители - первоначально зеленоградский завод "Ангстрем" (как опытный завод при НИИТТ), но основной объём, начиная с 1969-70 годов, выпущен тем же "Восходом".
При всей распространенности серии, многих микросхем нет в справочниках!
Первоначально КРЛЗ использовал установки ручного нанесения паст через трафареты
и ручной монтаж элементов (частично этим объяснялось применение транзисторов
с проволочными выводами), что приводило к относительно малому выходу годных.
Потом пришла первая автоматическая сборочная линия, купленная в Японии. Это была
одна из трёх линий, закупленных СССР - вторая чуть раньше попала на
"Ангстрем",
третья на завод в Нальчике (но там до освоения не дошли и передали свою установку
на КРЛЗ). По рассказам ветерана завода,
сразу запустить линию сразу не смогли – при транспортировке
повредили жгут проводов, идущий вдоль корпуса, и пришлось потратить не один день, восстанавливая соединения.
"Ангстрем" выпускал
224 серию полтора года, после чего отказался от неё и передал вместе с установкой опять-таки в Калугу.
На КРЛЗ серийное производство остановилось в конце 90-х, малые партии выпускали
при ОКБ до 2003-2004 года. Работал опытный участок со своей сборочной японской линией.
Это были последние ГИС завода...
Микросхемы ранних выпусков выполнялись по единой толстопленочной технологии.
Подложки из керамического материала 22ХС или М7 поставлялись с дополнительными полями вдоль длинной стороны
и отверстиями, через которые в ходе армирования пропускали выводы рамки
и паяли к проводникам с обеих сторон. Так достигалась "металлизация" отверстий.
При монтаже микросхем на керамическую подложку через металлические
или сеточные трафареты, изготовленные по топологическому чертежу,
методом шелкографии наносили послойно проводниковые, резисторные и
диэлектрические пасты. После термической обработки (при температуре 400-600°С)
каждого слоя на подложке в виде толстых пленок образовывались проводники и контактные
площадки для навесных элементов, а также пассивные элементы
(резисторы и конденсаторы малой емкости, до 2500 пФ).
Плёночные конденсаторы имели допуск +20% от номинальной емкости,
тангенс угла диэлектрических потерь на частоте 1,5 МГц не более 0,045,
температурный коэффициент емкости в интервале от —60...+85°С составлял
+10x104 1/град, пробивное напряжение не менее 150 Вольт.
Емкости конденсаторов, входящих в микросхемы для телевизоров,
выбирались из ряда 82, 430, 510, 4700 пФ и 0,01 и 0,033 мкФ;
конденсаторы номиналом 82, 430, 510 пф изготовлялись методом вжигания,
при необходимости применения конденсаторов большей емкости использовали
навесные керамические конденсаторы К10-9 емкостью от 4700 до 33000 пФ.
Толстопленочные резисторы, с номиналами от 5 Ом до 300 кОм, на армированной
и луженой подложке подвергались подгонке по номиналу с помощью лазерного луча.
Точность изготовления резисторов составляла от +2,5 до +50 процентов,
в зависимости от требований, предъявляемых к схеме в целом.
Температурный коэффициент сопротивления в интервале —60...+25°С находился
в пределах от +10х104 до —14x104 1/град и зависел
от типа применяемых паст. Удельная мощность рассеивания пленочных резисторов
составляла 3 Вт/см2 при температуре окружающей среды +85°С.
После нанесения резисторов подложка армировалась и облуживалась.
При этом все элементы микросхемы в соответствии с принципиальной
электрической схемой и топологическим чертежом соединялись между
собой проводниками. Подложки с установленными элементами монтировали по пять штук,
устанавливали в специально подготовленную латунную ленту и
герметизировали опрессовкой специальной пластмассой (премиксом).
После вырубки и контрольной проверки электрических параметров
микросхемы были готовы к применению.
В качестве активных элементов применялись
кремниевые микротранзисторы КТТ-5 (КТ359), КТ202, КТ379, КТ3014,
а также диоды МД3 и КД912Б.
Параметры транзисторов КТТ-5:
Статический коэффициент передачи тока 30 — 90; 50 — 180; 70 —
280 (в зависимости от группы)
Обратный ток коллектора < 5 мкА
Модуль коэффициента передачи тока на частоте 100 МГц - 3,0
Максимальное напряжение между коллектором и эмиттером 10 В
Максимальный ток коллектора 20 мА
Емкость коллекторного перехода < 5 пФ
Емкость эмиттерного перехода < 6 пФ
Постоянная времени < 100 пс
Фактор шума на частоте 5 МГц < 6 дБ
Первые гибридные ИМС серии К224 страдали одним
мало знакомым сейчас дефектом - трещинами в керамических платах.
Когда толкатель начинал двигаться, чтобы извлечь ещё горячую микросхему
из пресс-формы, возникали напряжения в материале, передаваемые на керамику.
В итоге возникали трещины в проводниках либо отрывы выводов транзисторов
и конденсаторов. Такие ГИС легко распознать по отпечатку толкателя,
он небольшого диаметра, порядка 5 мм (при
этом ранние ангстремовские образцы вообще
не имеют такого отпечатка, см. К2УС242, чем же
их извлекали?). Брак обнаружили не сразу,
а уже после первых поставок и монтажа в аппаратуру,
когда стандартная схема неожиданно начинала сильно шуметь (нестабильный контакт в
месте разрыва металлизации).
Когда провели исследования, изменили конструкцию
пресс-формы - можно встретить
следы либо от большого, порядка 8,5 мм, либо от двух меньшего диаметра.
Был и второй путь - попытка добиться снижения адгезии смолы к
пресс-форме,
но, насколько можно судить, каких-либо результатов он не принес.
К середине 70-х на КРЛЗ стали осваивать окукливание ГИС
в эпоксидном компаунде, вместо опрессовки. При этом микросхемы после армирования крепили зажимами за выводы
и окунали по десять штук в ванну с составом, затем вынимали, помещали в печь
и сушили до полной полимеризации. Потом ГИС подвергали окунанию в лак
для дополнительной защиты от влаги.
Позднее, к началу 80-х изменили и технологию сборки.
В старой конструкции платы одевались отверстиями на выводную рамку, вручную прикатывались
для загибания, пропаивали (паста наносилась при монтаже элементов) и
опрессовывали премиксом. Межсоединения было недостаточно надёжным. После изысканий,
керамические платы изменили по габаритам, убрав поля с отверстиями,
и внедрили принципиальной иной метод межстороннего соединения путём
дополнительной операции нанесения и вжигания пасты на сами торцы
(соответственно, появилось необходимое оборудования для автоматического
нанесения). Вместо выводных рамок стали просто паять внакладку отрезки
из плющеной луженой медной проволоки на контактные площадки.
Оборудование для нового техпроцесса разработали сами – линии для автоматического армирования,
плюс станки для производства проволоки. Поставщикам (Пскову и Донскому) заказали
новые керамические заготовки плат. Надёжность от этого стала гораздо выше,
плюс, с вводом металлизации торцов стало возможным усложнять разводку плат.
В начале 80-х на заводе освоили и сшитые из нескольких плат ГИС.
Это позволило усложнить микросборки, не прибегая к замене существующих производственных линий.
Сшивку плат вели на установке опять же своего изготовления – стандартные платы крепились
в специальную рамку и оплавляли ранее нанесённый на торцы припой в виде пасты.
Более того, где-то около 1980 года была
кардинально сменена элементная база, и новые микросхемы стали строиться на
основе одного или нескольких кристаллов 724 серии с шариковыми выводами,
с добавлением минимума дискретных элементов.
Основной причиной тому было стремление к упрощению -
монтировать один кристалл ИМС проще, чем три-пять транзисторов, к тому же
транзисторы в 724ой серии превосходили КТ359 по параметрам.
Кроме того, существовали технологические ограничения.
Количество элементов было ограничено монтажной линией (всего линий было
то ли шесть, то ли восемь штук, из которых две японского производства,
а остальные собственного, заводского изготовления).
На каждый элемент приходилась одна позиция с вибробункером
для ориентирования, "карусель" с присосками, и контактирующее устройство
для контроля разворота под посадочное место.
Всего в линии было десять позиций, но использовать все сразу было
весьма проблематично - каждую требовалось снять с креплений,
переместить по осям XY и проверить под микроскопом правильность работы головок.
В результате, фактически не должно было быть более восьми позиций
в одной ГИС.
Это сильно ограничивало возможности модернизации
и разработки новых, более сложных схем.
Комплект бескорпусных микросхем 724ой серии помог в решении этой проблемы.
Сравнительная простота изготовления (менялся
только трафарет) давала возможность без особого труда и затрат
переходить на изготовление микросхем любого типа.
Поэтому в серии было много изменений, одни микросхемы снимались
с производства, другие появлялись, менялись корпуса...